一种双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物及其制备方法

摘要

本发明提供一种双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物的制备方法，包括以下步骤：将重量份比为40～60份的聚苯乙烯、5～20份的苯乙烯、1～10份的丙烯酸丁酯、1～5份的二乙烯基化合物和1～5份的引发剂充分混合均匀，得到粘稠的苯乙烯基聚合物溶液，并在4～8℃下进行密封储存后，倒入预先设计好的模具中，然后进行抽真空处理，待所述苯乙烯基聚合物溶液中的气泡除去后，在70～80℃下进行固化20～24h，得到双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物。本发明的有益效果在于，本发明的形状记忆聚合物具有双重、三重形状记忆效应以及形状记忆回复温度可调性的特点，并且通过改变各个组分之间的比例从而实现回复温度的可调性和可控性。

说明书

技术领域

本发明涉及形状记忆聚合物制备方法，尤其涉及一种双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物及其制备方法。

背景技术

形状记忆材料是一种非常重要的智能材料，其初始形状被改变后并固定为某一临时形状时，在热、光、电、磁、水等外界刺激下，形状记忆聚合物可以主动地回复至其初始形状，而无需外力作用，这种独特的形状记忆效应，使其在智能材料与结构领域具有广泛的应用。

目前，形状记忆聚合物种类不断增多，主要集中于双重形状记忆效应的聚合物，但是这类聚合物具有回复温度的单一性和临时形状的单一性，使得双重形状记忆效应的聚合物及其复合材料在很多领域的应用受到限制；后来发展起来的多重形状记忆效应的聚合物，虽然可以实现多重形状记忆性能，但是组分之间的比例可调性小，使其具有很窄的玻璃化转变温度，除此之外，具备此种热力学性质的单一聚合物种类很少，难以满足实际应用的需求，因此，急需开发一种具有很宽玻璃化转变温度的同时具有双重和三重形状记忆性能的聚合物，进一步扩展该类记性聚合物的应用范围。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的技术方案在于，一方面提供一种双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将重量份为20～45份的聚苯乙烯、25～75份的苯乙烯、75～25份的丙烯酸丁酯、2～5份的二乙烯基化合物和、2～5份的引发剂充分混合均匀，得到粘稠的苯乙烯基聚合物溶液；(2)将所述苯乙烯基聚合物溶液在4～8℃下进行密封储存；(3)将所述步骤(2)得到的所述苯乙烯基聚合物溶液倒入预先设计好的模具中，然后进行抽真空处理，待所述苯乙烯基聚合物溶液中的气泡除去后，将所述苯乙烯基聚合物溶液在70～80℃下进行固化20～24h，得到双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物。

进一步，所述的二乙烯基化合物为二乙烯基苯、二乙烯基砜、二甲基二乙烯基硅烷、二乙烯基四氧杂十一烷和二乙烯基吡啶中的一种。

进一步，所述的引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化二叔丁基、过氧化二碳酸二环己酯和异丙苯过氧化氢中的一种。

另一方面，提供一种由双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物的制备方法制成的双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物。

进一步，所述的苯乙烯基聚合物玻璃化温度为20～120℃。

进一步，所述苯乙烯基聚合物的第一玻璃化温度为20～90℃，第二玻璃化温度为100～120℃。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明的形状记忆聚合物具有双重、三重形状记忆效应以及形状记忆回复温度可调性的特点，并且通过改变各个组分之间的比例从而实现回复温度的可调性和可控性；本发明的制备过程简单、可操作性强，有助于形状记忆聚合物材料在我国航空航天、生物医学、微系统、光学变焦、密码传递和传感器等诸多领域的应用。

附图说明

图1为本发明苯乙烯基聚合物的双重形状记忆回复示意图；

图2为本发明苯乙烯基聚合物的三重形状记忆回复示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

一种双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将重量份为20份的聚苯乙烯、25份的苯乙烯、75份的丙烯酸丁酯、2份的二乙烯基化合物和、2份的引发剂充分混合均匀，得到粘稠的苯乙烯基聚合物溶液，其中所述的二乙烯基化合物为二乙烯基苯，所述的引发剂为过氧化苯甲酰；

(2)将所述苯乙烯基聚合物溶液在4℃下进行密封储存；

(3)将所述步骤(2)得到的所述苯乙烯基聚合物溶液倒入预先设计好的模具中，然后进行抽真空处理，待所述苯乙烯基聚合物溶液中的气泡除去后，将所述苯乙烯基聚合物溶液在70℃下进行固化20h，得到双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物。

由上述制备方法制成的苯乙烯基聚合物，在使用时，需将所述的苯乙烯基聚合物与所述模具进行剥离，制备得到的所述苯乙烯基聚合物有两个转变温度，不仅具有双重形状记忆效应，而且还具有优秀的三重形状记忆性能。

实施例二

如实施例一所述的双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：

(1)将重量份为25份的聚苯乙烯、30份的苯乙烯、65份的丙烯酸丁酯、2份的二乙烯基化合物和、3份的引发剂充分混合均匀，得到粘稠的苯乙烯基聚合物溶液，其中所述的二乙烯基化合物为二乙烯基砜，所述的引发剂为过氧化甲乙酮；

(2)将所述苯乙烯基聚合物溶液在5℃下进行密封储存；

(3)将所述步骤(2)得到的所述苯乙烯基聚合物溶液倒入预先设计好的模具中，然后进行抽真空处理，待所述苯乙烯基聚合物溶液中的气泡除去后，将所述苯乙烯基聚合物溶液在72℃下进行固化22h，得到双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物。

实施例三

如上所述的双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：

(1)将重量份为30份的聚苯乙烯、50份的苯乙烯、50份的丙烯酸丁酯、3份的二乙烯基化合物和、4份的引发剂充分混合均匀，得到粘稠的苯乙烯基聚合物溶液，其中所述的二乙烯基化合物为二甲基二乙烯基硅烷，所述的引发剂为过氧化二叔丁基；

(2)将所述苯乙烯基聚合物溶液在5℃下进行密封储存；

(3)将所述步骤(2)得到的所述苯乙烯基聚合物溶液倒入预先设计好的模具中，然后进行抽真空处理，待所述苯乙烯基聚合物溶液中的气泡除去后，将所述苯乙烯基聚合物溶液在75℃下进行固化23h，得到双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物。

实施例四

如上所述的双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：

(1)将重量份为40份的聚苯乙烯、60份的苯乙烯、30份的丙烯酸丁酯、 4份的二乙烯基化合物和、5份的引发剂充分混合均匀，得到粘稠的苯乙烯基聚合物溶液，其中所述的二乙烯基化合物为二乙烯基四氧杂十一烷，所述的引发剂为过氧化二碳酸二环己酯；

(2)将所述苯乙烯基聚合物溶液在7℃下进行密封储存；

(3)将所述步骤(2)得到的所述苯乙烯基聚合物溶液倒入预先设计好的模具中，然后进行抽真空处理，待所述苯乙烯基聚合物溶液中的气泡除去后，将所述苯乙烯基聚合物溶液在78℃下进行固化23h，得到双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物。

实施例五

如上所述的双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：

(1)将重量份为45份的聚苯乙烯、75份的苯乙烯、25份的丙烯酸丁酯、5份的二乙烯基化合物和、5份的引发剂充分混合均匀，得到粘稠的苯乙烯基聚合物溶液，其中所述的二乙烯基化合物为二乙烯基吡啶，所述的引发剂为异丙苯过氧化氢；

(2)将所述苯乙烯基聚合物溶液在8℃下进行密封储存；

(3)将所述步骤(2)得到的所述苯乙烯基聚合物溶液倒入预先设计好的模具中，然后进行抽真空处理，待所述苯乙烯基聚合物溶液中的气泡除去后，将所述苯乙烯基聚合物溶液在80℃下进行固化24h，得到双重和多重形状记忆的苯乙烯基聚合物。

上述制备方法制备得到的所述苯乙烯基聚合物玻璃化温度为20℃～120℃，该聚合物具有两个转变温度，第一玻璃化温度为20～90℃，第二玻璃化温度为100～120℃，本发明的制备方法，通过调节各组分的配比比例，能够实现所述苯乙烯基聚合物转变温度的可调性和可控性。

所述苯乙烯基聚合物双重和多重形状记忆效应的回复示意图分别如图1和图2所示，图1中A₁表示所述苯乙烯基聚合物的初始形状图，B₁表示所述第一玻璃化温度下的所述苯乙烯基聚合物的临时形状图，C₁表示所述苯乙烯基聚合物的回复形状图；图2中A₂表示所述苯乙烯基聚合物的初始形状图，B₂表示在所述第一玻璃化温度下的所述苯乙烯基聚合物的第一临时形状图，C₂表示在所述第二玻璃化温度下的所述苯乙烯基聚合物的第二临时形状图，D₂表示所述苯乙烯基聚合物的第一回复形状图，E₂表示所述苯乙烯基聚合物的第二回复形状图，从图1和图2可以看出，本发明制备得到的所述苯乙烯基聚合物不仅具有双重形状记忆效应，而且还具有优秀的三重形状记忆性能，进一步扩展了所述苯乙烯基聚合物的应用的范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。